【同步】高中物理教科版(2019)选择性必修2：第3章专题提升8变压器和电能的输送分层作业习题

第三章分层作业22变压器和电能的输送A级必备知识基础练1.(2023河北沧州高二期末)分时电价政策是指把全天用电分成高峰、平段、低谷三个时间段,按用电的不同时段来收取不同价格的电费,起到优化用电方式的作用。若发电站向某城市输电时,用电高峰段的输送功率是低谷段的n倍,假设输电线电阻不变,若要使输电线损失功率不变,则高峰段输送电压为低谷段输送电压的()A.n倍 B.n2倍C.1n D.2.如图所示,电路中的变压器为理想变压器,原线圈接在电压有效值不变的交流电源上。灯泡L阻值不变,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器。闭合开关S1、S2,灯泡发光,下列判断正确的是()A.只向下移动滑片P,R2两端的电压变小B.只向下移动滑片P,灯泡L变亮C.只断开开关S2,电阻R1两端的电压变大D.只断开开关S2,变压器输入功率变大3.自耦变压器在高铁技术中被广泛应用。如图所示,一理想自耦变压器接在正弦式交变电压上,P为滑片,初始位置位于线圈CD的中点G,A1和A2为理想交流电流表,R为定值电阻,下列说法正确的是()A.将P向下滑动,A1的示数将变小B.将P向上滑动,A2的示数将变大C.将P下滑到GD的中点,电阻R的功率将变为原来的4倍D.将P上滑到CG的中点,电阻R的功率将变为原来的24.(2023江苏南京金陵中学高二期末)如图所示,发电厂通过升压变压器进行高压输电,接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电,图中变压器均可视为理想变压器,图中电表均为理想交流电表。设发电厂输出的电压一定,两条输电线上的总电阻用R0表示,滑动变阻器接入电路的电阻R相当于用户用电器的总电阻。当用电器增加时,相当于R减小,则当用电进入高峰时,下列说法不正确的是()A.电压表V1、V2的示数均不变,电流表A2的示数增大,电流表A1的示数减小B.电压表V3、V4的示数均减小,电流表A2、A3的示数均增大C.电压表V2、V3的示数之差与电流表A2的示数的比值不变D.输电线路损耗的功率增大5.(多选)如图所示,电路中有一自耦变压器,左侧并联一个理想交流电压表V1后接在稳定的交流电源上,右侧串联灯泡L和滑动变阻器R,R上并联一个理想交流电压表V2。下列说法正确的是()A.若F不动,滑片P向上滑动时,V1示数不变,V2示数变小B.若F不动,滑片P向上滑动时,灯泡L消耗的功率变小C.若P不动,滑片F向上移动时,V1、V2的示数均变大D.若P不动,滑片F向上移动时,灯泡L消耗的功率变大6.(2023浙江宁波效实中学高二期中)如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数比为n∶1,原线圈接电压为u=U0sinωt的正弦式交流电压,输出端接有一个理想交流电流表和一个电动机,电动机的线圈电阻为R。当输入端接通电源后,电动机带动一质量为m的重物匀速上升,此时理想电流表的示数为I,已知重力加速度为g,下列说法正确的是()A.电动机两端电压为IRB.原线圈中的电流为nIC.电动机消耗的电功率为UD.重物匀速上升的速度为IB级关键能力提升练7.(多选)(2023河南商丘高二开学考试)如图所示,为了浴室用电安全,某同学用理想变压器给浴室降压供电,理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1,原线圈输入交变电压u=2202sin100πt(V)。已知照明灯额定功率为22W,排气扇电动机内阻为1Ω,电流表示数为1.5A,各用电器均正常工作,电表均为理想交流电表,则下列说法正确的是()A.电压表示数为442VB.副线圈交变电流的频率为10HzC.排气扇的输入功率为44WD.保险丝熔断电流不能低于0.3A8.如图所示,发电机可输出频率一定、电压有效值恒为U的正弦式交变电流,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,变压器可视为理想变压器。开始时开关S1断开,S2闭合,四个灯泡亮度相同。灯泡规格一样且不计灯丝电阻随温度的变化。下列说法正确的是()A.变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶2B.发电机输出电压U与一个灯泡两端电压UL的比为U∶UL=1∶4C.若开关S1闭合,则灯泡L2变亮,L3、L4变暗D.若开关S2断开,则灯泡L1、L2变暗,L3变亮9.(多选)某小型电站高压输电示意图如图所示,变压器均为理想变压器,发电机输出功率恒为20kW。在输电线路上接入一小型理想升压变压器来测量电路中的电流,其原、副线圈的匝数比为1∶10,电流表的示数为1A,输电线的总电阻为5Ω,则下列说法正确的是()A.采用高压输电可以增大输电线中的电流B.升压变压器的输出电压U2=2000VC.用户获得的功率为19kWD.将滑片P下移,用户获得的电压将减小10.(多选)(2023浙江绍兴高二期末)某地远距离输电线路流程的简化图如图所示,已知输电线的总电阻为10Ω,两变压器均为理想变压器,输电线上损失的电功率为9kW。下列说法正确的是()发电站输出120kW、250V交流升压变压器输电线远距离输电降压变压器用户端220V电压A.升压变压器的匝数比为1∶16B.输电线上损失的电压为300VC.降压变压器的匝数比为40∶3D.用户端得到的电功率为100kW11.(多选)(2023陕西西安高新一中高二期末)图中L1、L2是规格为“4V3W”的灯泡,a、b端所接的交变电压u=162sin100πt(V),现调节电阻箱R为某一值时,恰好能使两个灯泡均正常发光。已知变压器为理想变压器,电表均为理想电表,则()A.电流表A2示数为1.5AB.电流表A2示数为2.25AC.增大电阻箱R连入电路的阻值,L1会变暗D.增大电阻箱R连入电路的阻值,L2会变暗参考答案分层作业22变压器和电能的输送1.A解析输电线上的损失功率为P损=I2r线,若要使输电线损失功率不变,则输电线中的电流保持不变,由于高峰段的输送功率为低谷段的n倍,根据P=UI可知,高峰段输送电压为低谷段的n倍,故选A。2.A解析理想变压器的输出电压由输入电压和电压比决定,输入电压不变,所以输出电压也不会变,当滑动变阻器R2的滑片P向下移动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,副线圈中总电阻减小,副线圈中总电流变大,R1两端的电压变大,所以L、R2并联电路两端的电压变小,灯泡L变暗,故A正确,B错误;只断开开关S2,副线圈中总电阻变大,副线圈电压不变,副线圈中的电流变小,R1两端的电压变小,副线圈的电功率减小,因为输入功率等于输出功率,变压器输入功率变小,故C、D错误。3.C解析将P向下滑动,电阻R两端电压变大,A1示数将变大,同理,将P向上滑动,A2的示数将变小,A、B错误;若将P向下滑动到GD的中点,原、副线圈的电压比将由1∶2变为1∶4,电阻R的电压将变为原来的2倍,故功率变为原来的4倍,C正确;若将P向上滑动到CG的中点,原、副线圈的电压比将从1∶2变为3∶4,电阻R的电压将变为原来的23,电阻R的功率将变为原来的44.A解析因发电厂的输出电压一定,因此可知升压变压器原线圈两端的电压不变,即V1不变,由U1U2=n1n2可知升压变压器的副线圈两端的电压不变,即电压表V2的示数不变;进入用电高峰,电阻R减小,降压变压器副线圈电流增大,即电流表A3的示数增大,由n3n4=I3I2可知降压变压器输入端的电流增大,即电流表A2的示数增大,由I1I2=n2n1可知输入电流I1增大,即电流表A1的示数增大;由U3=U2-I2R5.AD解析V1测的是原线圈的输入电压,其示数始终不变,C错误;若F不动,副线圈的输出电压不变,滑片P向上滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值变小,又因为灯泡L与滑动变阻器串联,故V2示数变小,灯泡L两端的电压变大,灯泡L消耗的功率变大,A正确,B错误;若P不动,滑片F向上移动时,副线圈的输出电压增大,加在灯泡L和滑动变阻器两端的电压均增大,故灯泡L消耗的功率变大,V2的示数变大,D正确。6.C解析变压器原线圈输入电压为U1=U02,副线圈输出电压为U2=U0n2,即电动机两端电压为U0n2,电动机不是纯电阻电路,则两端的电压不等于IR,A错误;根据变压器原、副线圈电流关系得,原线圈中电流为In,B错误;电动机消耗电功率为P=IU2=U0I2n,C正确;电动机输出功率为7.CD解析变压器输入的交变电压为u=2202sin100πt(V),则有效值U1=220V,变压器原、副线圈匝数比为5∶1,根据n1n2=U1U2,解得U2=44V,故A错误;变压器只改变交变电流和电压,不改变周期和频率,ω=100πrad/s=2πf,f=50Hz,故B错误;照明灯的电流为IL=PLU2=0.5A,电流表示数为1.5A,则排气扇的电流为I2=I-IL=1A,排气扇的输入功率为P=U2I2,代入数据可得P=8.D解析根据理想变压器的规律有I1I2=n2n1=12,可知原、副线圈匝数比为2∶1,故A错误;U1=n1n2UL=2UL,故U=2UL+U1=4UL,即U∶UL=4∶1,故B错误;研究灯泡亮度变化时,可把变压器和其右侧电路等效为一个电阻R',对理想变压器有U1U2=n1n2,I1I2=n2n1,R'=U1I1=9.BD解析根据P功=UI,P功不变的情况下,U增大,I减小,即采用高压输电可以减小输电线中的电流,故A错误;根据理想变压器原、副线圈电流关系有n1∶n2=I2∶I1=1∶10得I2=10I1=10A,又因为P2=P功=U2I2,解得U2=2000V,故B正确;输电线上损耗的功率为ΔP=I22R=102×5W=500W,根据能量守恒有P用户=P功-ΔP=19.5kW,故C错误;根据理想变压器原、副线圈电压关系有n3∶n4=U3∶U4,滑片P下移,n3增大,n4、U3不变,所以U10.AB解析设升压变压器原、副线圈上的电流大小分别为I1、I2,电压分别为U1、U2,则I1=P1U1=120kW250V=480A,又输电线上损失的电功率P损=I22R线,得I2=P损R线=9kW10Ω=30A,升压变压器的匝数比n1n2=I2I1=3